数控设备维修实例

海上孤舟

数控设备是技术密集型的产品，要想迅速而准确地查明原因并确定故障部位，是有一定难度的。但只要认真阅读维修说明书并结合个人的工作经验，也不难发现和解决问题。现将我的一些维修经验介绍给同行们参考。   
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* E. }  |; D+ P; y6 c1 NC系统开机后“死机”   
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0 F4 q. V0 H" _( o7 U  H$ l) d   我公司有一台德国OVERBECK外圆磨床，数控系统采用E44NC。开机后，CRT显示“+0.000”，且不断闪烁，而在正常状态下应显示“+0.005”。按操作面板上“TEST”键，系统正常自检。但按压“PROG”键时，屏幕没有任何数据显示。打开电气控制柜，发现存储板上有一指标灯不亮，这表明存储板上的数据有丢失现象，可初步判定是机床参数丢失。在“PROG”方式下重新输入机床参数后，故障排除。   
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# l* M/ K( b- t' I   一台美国BRYANT公司的外圆磨床，数控系统采用BRYANT Ⅲ系统，PLC采用GE FANUC SERIES ONE。开机自检结束后，液压系统无法启动。打开电气控制柜，发现PLC-CPU上“Battery”灯亮，“RUN”指示灯不亮。阅读维修说明书，“Battery”灯亮表示保持CMOS RAM中用户程序的电池低于2.4V。关机更换一新电池后再开机，PLC-CPU上“Battery”灯灭，但“RUN”指示灯仍不亮。把编程器接入PLC-CPU相应的接口上，发现编程器屏幕没有任何显示，而在正常状态下，应显示地址号“0000”。检查电源单元正常，初步判断是CPU模块故障。采用“替换法”并重新输入用户程序后，再开机，“CPU”指示灯亮，机床恢复正常。   

5 S1 s* L& c4 n* |) n( W* z2 加工循环工作中出现的故障   

. T. t* i- @# }" h5 b  [8 z  \   我公司一台美国真空干燥机在未到定时时间的情况下，出现3组抽真空电磁阀同时停止工作的故障。该机采用GE FANUC SERIES ONE PLC。利用编程器的“MON”功能，检查用户工作程序正常，相应的输入和输出信号正常，可排除控制器内部故障。分析用户程序梯形图，如果有一组的抽气压力低于-0.07MPa(该压力是电接点真空表的指示压力)，其它两组立刻停止工作。认真观察PLC输入状态信息，发现出现故障的瞬间，第2组的电接点真空表输入到PLC的信号“0002”先灭后亮，可判定该真空表的电触点接触不良。更换一新表后，再启动机床，故障排除。   
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   一台美国BRYANT内圆磨床，当自检画面结束后，在未拨开急停按钮(2PB)和按压按钮(1PB)的情况下，液压润滑系统却自动启动。查阅机床控制梯形图，“MCR”为主控继电器，“12M”为液压润滑控制继电器。打开机床电气控制柜，断掉机床动力电源，“MCR”仍保持吸合，即可判定是该继电器有故障。更换该继电器，系统恢复正常。   

3 与检测装置相关的故障   

, i% c! s% j' J8 h   一台瑞士产纵切自动机，控制系统采用西门子8MC。启动机床后，CRT出现“222”(SERVO LOOP NOTREADY)报警，同时发现Z轴直流放大单元上“Fault”红灯亮，初步判断伺服放大单元有问题。采用“替换法”更换一新伺服放大板后，在空载运行时，机床工作正常。但加负载工作时，CRT又出现“222”报警，伺服单元上“Fault”红灯仍亮，即怀疑是伺服电动机有故障。该机床伺服电动机与测速发电机做成一体。用万用表测量电动机阻值正常，测量测速发电机绕组电阻达数百欧，并且随着旋转角度的变化，阻值也发生变化，可判断是测速机故障。拆开测速机，发现电刷卡阻。小心地将电刷拆下，在细砂纸上打磨几下，同时清扫换向器的污垢，再重新装好。开机，伺服单元上“Fault”指示灯灭，表示机床可以正常工作。但工作几天以后，CRT又出现“104”(位置环路硬件故障)报警，因此可以认为故障发生在位置反馈环节。用手拨动位置反馈编码器，联结无松动，有损坏感觉。用示波器测试编码器输出波形，发现有一组脉冲输出幅度太低。更换一编码器，开机后故障消除。   
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* D3 h, G6 Y& v4 d8 O9 c   一台美国BRASON公司清洗机，开机初始化操作中，工作头不能返回基准点，且出现“E3”报警。检查机械部分正常，可初步判断是编码器故障。将编码器拆开，发现编码盘已变形。更换一新编码器后，故障排除。   

   由于编码器与机床的零点密切相关，因此，机床恢复正常后，还必须调整零点。对于此类故障应特别引起注意。

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由于现代数控系统的可靠性越来越高，数控系统本身的故障越来越低，而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。系统外部的故障主要指由于检测开关、液压元件、气动元件、电气执行元件、机械装置等出现问题而引起的。
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   数控设备的外部故障可以分为软故障和外部硬件损坏引起的硬故障。软故障是指由于操作、调整处理不当引起的，这类故障多发生在设备使用前期或设备使用人员调整时期。对于数控系统来说，另一个易出故障的地方为伺服单元。由于各轴的运动是靠伺服单元控制伺服电机带动滚珠丝杠来实现的。用旋转编码器作速度反馈，用光栅尺作位置反馈。一般易出故障的地方为旋转编码器与伺服单元的驱动模块。也有个别的是由于电源原因而引起的系统混乱。特别是对那些带计算机硬盘保存数据的系统。例如，德国西门子系统840C。

   例1：一数控车床刚投入使用的时候，在系统断电后重新启动时，必须要返回到参考点。即当用手动方式将各轴移到非干涉区外后，再使各轴返回参考点。否则，可能发生撞车事故。所以，每天加工完后，最好把机床的轴移到安全位置。此时再操作或断电后就不会出现问题。

, V+ O, T% o$ y; Z- A   外部硬件操作引起的故障是数控修理中的常见故障。一般都是由于检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件、机械装置出现问题引起的。这类故障有些可以通过报警信息查找故障原因。对一般的数控系统来讲都有故障诊断功能或信息报警。维修人员可利用这些信息手段缩小诊断范围。而有些故障虽有报警信息显示，但并不能反映故障的真实原因。这时需根据报警信息和故障现象来分析解决。
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$ K" a, ?( W" Y" s   例2：我厂一车削单元采用的是SINUMERIK840C系统。机床在工作时突然停机。显示主轴温度报警。经过对比检查，故障出现在温度仪表上，调整外围线路后报警消失。随即更换新仪表后恢复正常。
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8 f- r, r% f$ O; U   例3：同样是这台车削中心，工作时CRT显示9160报警“9160 NO PART WITH GRIPPER 1 CLOSED VERIFY V14-5”。这是指未抓起工件报警。但实际上抓工件的机械手已将工件抓起，却显示机械手未抓起工件报警。查阅PLC图，此故障是测量感应开关发出的。经查机械手部位，机械手工作行程不到位，未完全压下感应开关引起的。随后调整机械手的夹紧力，此故障排除。
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! R5 ^1 S9 X5 p6 ~0 N4 w   例4：一台立式加工中心采用FANUC-OM控制系统。机床在自动方式下执行到X轴快速移动时就出现414＃和410＃报警。此报警是速度控制OFF和X轴伺服驱动异常。由于此故障出现后能通过重新启动消除，但每执行到X轴快速移动时就报警。经查该伺服电机电源线插头因电弧爬行而引起相间短路，经修整后此故障排除。
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; X' L8 ^, s& j, O1 P2 m1 S5 K   例5：操作者操作不当也是引起故障的重要原因。如我厂另一台采用840C系统的数控车床，第一天工作时完全正常，而第二天上班时却无论如何也开不了机，工作方式一转到自动方式下就报警“EMPTYING SELECTED MOOE SELECTOR”。加工完工件后，主轴不停，机械手就去抓取工件，后来仔细检查各部位都无毛病，而是自动工作条件下的一个模式开关位置错了。所以，当有些故障原因不明的报警出现的话，一定要检查各工作方式下的开关位置。

   还有些故障不产生故障报警信息，只是动作不能完成，这时就要根据维修经验、机床的工作原理和PLC运行状况来分析判断了。

  p' t9 ]$ I; |& u   对于数控机床的修理，重要的是发现问题。特别是数控机床的外部故障。有时诊断过程比较复杂，但一旦发现问题所在，解决起来比较简单。对外部故障诊断应遵从以下两条原则。首先要熟练掌握机床的工作原理和动作顺序。其次，要会利用PLC梯形图。NC系统的状态显示功能或机外编程器监测PLC的运行状态，一般只要遵从以上原则，小心谨慎，一般的数控故障都会及时排除。